Efficacité énergétique du bâtiment : Thermique et Génie Civil

République du Benin
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Ministère de l’Enseignement Supérieur
Et de la Recherche Scientifique
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Ecole Supérieure De Génie Civil
VERECHAGUINE A. K.
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Filière : Génie civil
Licence Professionnelle 2ème année
Année Académique : 2019-2020
EFFICACITE
ENERGETIQUE DU
BATIMENT
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Efficacité énergétique dans les bâtiments
Introduction
Le bâtiment est un volume à l’intérieur duquel il s’agit de maintenir
des conditions de bien-être exemptes des répercutions imposées par les
fluctuations du milieu extérieur ; pour l’essentiel, il est constitué d’une
“enveloppe isolante“. Des constructions inadaptées au climat conduit à une
qualité thermique médiocre dans les bâtiments. Cela engendre la surchauffe
des locaux d’habitation dans les régions chaudes ou du refroidissement
excessif des locaux dans les régions froides et provoque chez les usagers
une sensation d’inconfort thermique néfaste pour leur santé. La résolution
des problèmes liés à cette mauvaise conception de l’habitat nécessite une
vision globale et la compréhension de la construction comme une enceinte
devant procurer aux usagers des conditions d'ambiance favorables à leur
bien-être. Pour le corps humain, la sensation de bien-être dépend de son
métabolisme et de son environnement. Près de 80% de l’énergie produite
par le métabolisme est dissipée dans l’environnement sous forme de
chaleur. Les pertes d’énergie par évaporation d’eau sont nécessaires au
bien-être. Pour éprouver la sensation du bien-être, l’évaporation d’eau doit
être suffisante mais non exagérée, elle dépend de l’environnement. Le
corps humain est en équilibre physiologique à une température interne
voisine de 37°C. Une sensation de bien-être s’établit dès lors que la
température de la peau reste inférieure à 37°C (l’écart ne doit pas être
grand).
Pour rétablir l’équilibre physiologique du corps humain dans les
bâtiments non efficaces, la science utilise des moyens techniques très
nuisibles à l’environnement. Ainsi la construction et l’utilisation de ces
bâtiments conduisent à des phénomènes qui, de façon directe ou indirecte,
représentent une part importante dans l’émission de dioxyde de carbone
produit dans le monde. Considérant leur durée de vie, de l’ordre de 30 à 50
ans au moins, la consommation énergétique liée à leur utilisation a des
implications sur le long terme. Avoir un bâtiment efficace d'un point de vue
énergétique, c'est s'engager dans une démarche citoyenne pour le respect
de l'environnement et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le
"surcoût" éventuel pour un bâtiment plus efficace est généralement faible
par rapport aux coûts de construction ou de rénovation d'un bâtiment.
La conception d'un bâtiment et de ses installations influence le coût
d'exploitation pendant toute la durée de vie du bâtiment et des
installations, soit 20, 30 ou 40 ans. La tendance structurelle du coût de
l'énergie sur 20 ou 30 ans est à la hausse.
L’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments constitue
alors une source importante d’économie d’énergie dans les pays en
développement.
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Efficacité énergétique dans les bâtiments
L'efficacité énergétique vise l'obtention du meilleur rendement
énergétique par le choix des sources d'énergie, le recours aux technologies
les plus appropriées, le choix des équipements et des procédés les plus
performants, l'élaboration et l'application de normes et les mesures de
sensibilisation de manière à influencer le comportement du consommateur
et à lui permettre de faire des choix éclairés.
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Efficacité énergétique dans les bâtiments
Chapitre 1 : Notions générales de thermique du bâtiment.
Introduction
La thermique est le domaine de la physique qui traite des transferts
de chaleurs accompagnés ou non d’échanges de masse et de changement
d’état. Ces transferts se produisent lorsque des écarts de température liés à
un processus physique ou chimique quelconque apparaissent.
Analyse des différents types d’échange de chaleur dans le
bâtiment.
Les échanges de chaleur entre le bâtiment et son environnement
(comme pour le corps humain avec l’environnement) s’effectuent suivant
trois modes à s’avoir la conduction, la convection et le rayonnement.
Figure 1 : les trois modes de transfert de chaleur
La conduction
Définition
La conduction est un processus physique de transmission de la
chaleur qui s’appuie sur un milieu matériel (solide, liquide, gaz), sans
mouvement de matière, et qui fait passer la chaleur des zones chaudes aux
zones froides à l’aide de mécanismes à l’échelle microscopique (vibrations
atomiques ou moléculaires, diffusion électronique,...).
C’est le passage de la chaleur d’un corps à un autre par
interaction entre les atomes et molécules de la matière. C’est le mode
de transfert exclusif à l’intérieur des solides (et entre solides) mais
aussi accessoirement au sein des liquides et des gaz au repos.
Figure 2 : Barre de fer chauffée à une extrémité
Loi de Fourier
Le phénomène de la conduction est régi par la loi de Fourier que l’on
peut appeler la « loi fondamentale de la conduction ». Cette loi stipule que
la densité de flux de chaleur φ (W/m2) résultant de la conduction
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Efficacité énergétique dans les bâtiments
thermique, est proportionnelle au gradient de température T (K) mais
lui est opposé en signe. 
Où  est la conductivité thermique du matériau (W/m2.K).
Figure 3 :   et la normale à un élément de surface.
Le flux de chaleur
Posons   ; avec  le flux de chaleur par conduction (W).
En étudiant la propagation le long d'un axe (x'x),
Pour une surface plane entière S, perpendiculaire à l'axe, on a alors le flux
total
Équation de la chaleur
L’équation de la chaleur en régime permanent sans sources de la chaleur se
résume à:   
Plaque (ou mur) soumise à un écart de température T1 – T2
Figure 4 : Les faces d’un mur soumis à des températures différentes
dS
Normale à l'élément de surface, 
(dS est l’élément de surface)
e
0
T2
T1
T(x)
x
x
E 1.1
E 1.2
E 1.3
E 1.4
E 1.5
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